JP2005253237A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 作動の安定化が図られたステッピングモータを提供する。
【解決手段】 本発明のステッピングモータは、極性の異なる磁極が周方向に交互に形成された磁極面３１を有する磁石部２０と、軸方向において磁極面３１と向き合う極歯が周方向に並んで形成された磁性体４８，４９，５４，５５を有するヨーク部４０と、ヨーク部４０を挟んで磁石部２０とは反対側に配置され、磁性体４８，４９，５４，５５に作用する磁界を通電により形成する電磁部７０と、磁石部２０の中心部２２を周方向へ回転可能に支持し、ヨーク部４０と電磁部７０とを位置固定するケース部１０と、軸方向において向き合う磁石部２０の外周部３４とヨーク部４０の外周部４４との一方から他方へ向かって突出する凸部６０とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステッピングモータに関する。

特許文献１に開示されるように、軸方向の薄型化を図ったステッピングモータが従来知られている。かかるステッピングモータは、極性の異なる磁極が周方向に交互に形成された磁極面を有する磁石部と、その磁極面と軸方向において向き合う極歯が周方向に並んで形成された磁性体を複数有するヨーク部とを備えている。そして、ヨーク部を挟んで磁石部とは反対側に配置した電磁部の複数のコイルにより各磁性体に作用させる磁界を形成し、磁石部を周方向へ回転させるようにしている。

特開平７−３９１３０号公報

しかし、上述した構成のステッピングモータでは、発生トルクを増大するために磁石部の磁力を高めると、中心部のみケース部に支持された磁石部の外周部は、ヨーク部へ向かって変形し易い。そのため、磁石部とヨーク部との間のエアギャップを適正な大きさに保持することが困難となり、ステッピングモータの作動が不安定となるという問題がある。
本発明の目的は、作動の安定化が図られたステッピングモータを提供することにある。

請求項１に記載の発明によると、ケース部により中心部が周方向へ回転可能に支持される磁石部の外周部と、それに向き合うヨーク部の外周部との一方から他方へ向かって凸部が突出している。この凸部は、磁石部の外周部及びヨーク部の外周部のうち突出先端側にある外周部に当接することで、磁石部の外周部がヨーク部の外周部へ向かって変形することを抑制できる。したがって、凸部の突出高さを調整することで、磁石部とヨーク部との間のエアギャップを適正な大きさに保持できるため、ステッピングモータの作動が安定化する。

請求項２に記載の発明によると、ケース部により中心部が周方向へ回転可能に支持されて互いに向き合う磁石部の外周部とヨーク部の外周部との一方から他方へ向かって凸部が突出している。この凸部は、磁石部の外周部及びヨーク部の外周部のうち突出先端側にある外周部に当接することで、それら外周部の一方が他方へ向かって変形することを抑制できる。したがって、凸部の突出高さを調整することで、磁石部とヨーク部との間のエアギャップを適正な大きさに保持できるため、ステッピングモータの作動が安定化する。

請求項３に記載の発明によると、付勢手段により磁石部がヨーク部へ向かって付勢されるので、磁石部の外周部及びヨーク部の外周部のうち凸部の突出先端側にある外周部に対して凸部を当接させ易くなる。
請求項４に記載の発明によると、凸部は、磁石部の外周部及びヨーク部の外周部のうち突出先端側にある外周部に常時当接するので、磁石部とヨーク部との間のエアギャップをその最小値に常に保持できる。
請求項５に記載の発明によると、磁石部の外周部は磁極面の外周側に形成され、ヨーク部の外周部は最外周の磁性体の外周側に形成されるので、磁極面と磁性体の間に凸部が配置されない。したがって、凸部を設けたことによる磁界の乱れを低減できる。

請求項６に記載の発明によると、ケース部により中心部が周方向へ回転可能に支持されるヨーク部の外周部と、それに向き合う電磁部の外周部との一方から他方へ向かって凸部が突出している。この凸部は、ヨーク部の外周部及び電磁部の外周部のうち突出先端側にある外周部に当接することで、ヨーク部の外周部が電磁部の外周部へ向かって変形することを抑制できる。したがって、凸部の突出高さを調整することで、ヨーク部と電磁部との間のエアギャップを適正な大きさに保持できるため、ステッピングモータの作動が安定化する。

請求項７に記載の発明によると、凸部は、ヨーク部の外周部及び電磁部の外周部のうち突出先端側にある外周部に常時当接するので、ヨーク部と電磁部との間のエアギャップをその最小値に常に保持できる。
請求項８に記載の発明によると、ヨーク部の外周部は最外周の磁性体の外周側に形成され、電磁部の外周部は最外周のコイルの外周側に形成されるので、磁性体とコイルの間に凸部が配置されない。したがって、凸部を設けたことによる磁界の乱れを低減できる。

請求項９に記載の発明によると、凸部は非磁性材で形成されるので、凸部を設けたことによる磁界の乱れを低減できる。
請求項１０に記載の発明によると、凸部は、磁石部の外周部、ヨーク部の外周部及び電磁部の外周部のうち突出先端側にある外周部に対して突出先端の転動体を当接させることができるので、その当接箇所における摩耗を低減できる。

請求項１１に記載の発明によると、凸部は、周方向へ連続して延びる環状に形成されるので、凸部による変形抑制作用が周方向全域で得られる。
請求項１２に記載の発明によると、凸部は、周方向に間隔をあけて複数形成されるので、間隔をあけたことによるコストアップの抑制作用と各凸部による変形抑制作用との調和を図ることができる。
請求項１３に記載の発明によると、凸部である外周側凸部の内周側に、外周側凸部と同一方向へ突出する内周側凸部を備えるので、磁石部及び／又はヨーク部の変形抑制作用が径方向の複数箇所で発揮される。尚、径方向において内周側凸部は複数設けられていてもよく、また周方向において内周側凸部は、連続して延びる環状に形成されていてもよいし、間隔をあけて複数形成されていてもよい。

請求項１４に記載の発明によると、ケース部により中心部が周方向へ回転可能に支持されて互いに向き合う磁石部の外周部とヨーク部の外周部との一方から他方へ向かって第一凸部が突出している。この第一凸部は、磁石部の外周部及びヨーク部の外周部のうち突出先端側にある外周部に当接することで、それら外周部の一方が他方へ向かって変形することを抑制できる。

さらに請求項１４に記載の発明によると、ケース部により中心部が周方向へ回転可能に支持されるヨーク部の外周部と、それに向き合う電磁部の外周部との一方から他方へ向かって第二凸部が突出している。この第二凸部は、ヨーク部の外周部及び電磁部の外周部のうち突出先端側にある外周部に当接することで、ヨーク部の外周部が電磁部の外周部へ向かって変形することを抑制できる。

このような請求項１４に記載の発明によれば、第一凸部と第二凸部の突出高さをそれぞれ調整することで、磁石部とヨーク部との間のエアギャップ及びヨーク部と電磁部との間のエアギャップを適正な大きさに保持できる。したがって、ステッピングモータの作動が安定化する。

請求項１５に記載の発明によると、付勢手段により磁石部がヨーク部へ向かって付勢されるので、磁石部の外周部及びヨーク部の外周部のうち第一凸部の突出先端側にある外周部に対して第一凸部を当接させ易くなる。
請求項１６に記載の発明によると、第一凸部は、磁石部の外周部及びヨーク部の外周部のうち突出先端側にある外周部に常時当接するので、磁石部とヨーク部との間のエアギャップをその最小値に常に保持できる。
請求項１７に記載の発明によると、第二凸部は、ヨーク部の外周部及び電磁部の外周部のうち突出先端側にある外周部に常時当接するので、ヨーク部と電磁部との間のエアギャップをその最小値に常に保持できる。

請求項１８に記載の発明によると、磁石部の外周部は磁極面の外周側に形成され、ヨーク部の外周部は最外周の磁性体の外周側に形成されるので、磁極面と磁性体の間に第一凸部が配置されない。したがって、第一凸部を設けたことによる磁界の乱れを低減できる。
請求項１９に記載の発明によると、ヨーク部の外周部は最外周の磁性体の外周側に形成され、電磁部の外周部は最外周のコイルの外周側に形成されるので、磁性体とコイルの間に第二凸部が配置されない。したがって、第二凸部を設けたことによる磁界の乱れを低減できる。

請求項２０に記載の発明によると、第一凸部と第二凸部との少なくとも一方は非磁性材で形成されるので、第一凸部を設けたことによる磁界の乱れ及び／又は第二凸部を設けたことによる磁界の乱れを低減できる。
請求項２１に記載の発明によると、第一凸部と第二凸部との少なくとも一方は、磁石部の外周部、ヨーク部の外周部及び電磁部の外周部のうち突出先端側にある外周部に対して突出先端の転動体を当接させることができるので、その当接箇所における摩耗を低減できる。

請求項２２に記載の発明によると、第一凸部と第二凸部との少なくとも一方は、周方向へ連続して延びる環状に形成されるので、第一凸部及び／又は第二凸部による変形抑制作用が周方向全域で得られる。
請求項２３に記載の発明によると、第一凸部と第二凸部との少なくとも一方は、周方向に間隔をあけて複数形成されるので、間隔をあけたことによるコストアップの抑制作用と第一凸部及び／又は第二凸部による変形抑制作用との調和を図ることができる。

請求項２４に記載の発明によると、第一凸部と第二凸部との少なくとも一方である外周側凸部の内周側に、外周側凸部と同一方向へ突出する内周側凸部を備えるので、磁石部及び／又はヨーク部の変形抑制作用が径方向の複数箇所で発揮される。尚、径方向において内周側凸部は複数設けられていてもよく、また周方向において内周側凸部は、連続して延びる環状に形成されていてもよいし、間隔をあけて複数形成されていてもよい。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態によるステッピングモータを図１に示す。ステッピングモータ２は、ケース部１０、磁石部２０、ヨーク部４０、凸部６０及び電磁部７０等から構成されている。
ケース部１０は、ロアケース１１及びアッパケース１２を備えている。ロアケース１１とアッパケース１２とは共にＡｌ等の非磁性材でカップ状に形成され、互いの開口縁部１３，１４を重ね合わせて接合されている。

磁石部２０は、回転基材２１、回転軸２２及び磁石本体２３を備えている。図１及び図２に示すように、回転基材２１は鉄等の磁性材で円板状に形成され、ロアケース１１内に収容されている。回転基材２１の一端面２４は、ロアケース１１の底壁１５の内面１６と軸方向において向き合っている。回転基材２１には、他端面２５側に開く支持溝２６が周方向へ連続して延びる円環状に形成されている。回転軸２２は回転基材２１の径方向中心部に一体形成され、回転基材２１の軸方向両側へ突出する円柱状を呈している。回転軸２２において端面２４より突出する側は軸受２８を介してロアケース１１の底壁１５に支持されている。また一方、回転軸２２において端面２５より突出する側は軸受３０を介してヨーク部４０及び電磁部７０に支持されている。このような支持形態により回転基材２１は、周方向へ回転可能となっている。以上、回転軸２２が磁石部２０の「中心部」を構成している。

磁石本体２３は鉄等の磁性材で円環板状に形成され、回転基材２１の円環状の支持溝２６に同心状に嵌合固定されている。これにより磁石本体２３が、回転基材２１と一体回転可能に回転基材２１に支持されている。回転基材２１の端面２５と同じ側を向く磁石本体２３の端面３１は、極性の異なる磁極が周方向に交互に形成された磁極面３１とされている。尚、図２では模式的に、磁極面３１のＮ極が形成されている部分に符号Ｎを付し、磁極面３１のＳ極が形成されている部分に符号Ｓを付している。

図１に示すようにヨーク部４０は、樹脂基材４１、外周ヨーク４２及び内周ヨーク４３を備えている。図１及び図３に示すように、樹脂基材４１は円環板状に形成され、外周ヨーク４２と内周ヨーク４３とをインサート成形等によって埋設されている。樹脂基材４１の外周部４４は、周方向の全域においてロアケース１１及びアッパケース１２の開口縁部１３，１４間に挟持され、磁石部２０と心合わせされた状態で位置固定されている。これにより樹脂基材４１の一端面４５は、回転基材２１の端面２５及び磁石本体２３の磁極面３１と軸方向において向き合い、それら端面２５及び磁極面３１との間にエアギャップをあけている。樹脂基材４１の他端面４６側は電磁部７０を介してアッパケース１２の底壁１８に支持されている。樹脂基材４１の中心孔４７には、回転軸２２を支持する軸受３０が嵌合している。

外周ヨーク４２は、鉄等の磁性材で形成された一対の極歯部材４８，４９を有している。図３及び図４に示すように各極歯部材４８，４９は、周方向に延びる円環状の基部５０，５１と、周方向に等間隔に並ぶ複数の極歯５２，５３とから構成されている。一方の極歯部材４８において極歯５２は基部５０から径方向内側に向かって突出し、先端側ほど周方向幅が狭くなる台形平板状に形成されている。他方の極歯部材４９において極歯５３は基部５１から径方向外側に向かって突出し、先端側ほど周方向の幅が広くなる台形状に形成されている。極歯部材４８と極歯部材４９とは、基部５０が基部５１の外周側に位置し且つ互いの極歯５２，５３が周方向に交互に並ぶように樹脂基材４１に埋設されている。これにより極歯部材４８と極歯部材４９とが、非磁性材としての樹脂４１ａを介して結合されている。

内周ヨーク４３は、鉄等の磁性材で形成された一対の極歯部材５４，５５を有している。各極歯部材５４，５５は、基部５０，５１に準ずる構成の基部５６，５７と、極歯５２，５３に準ずる構成の複数の極歯５８，５９とから構成されている。極歯部材５４と極歯部材５５とは、基部５６が基部５７の外周側に位置し且つ互いの極歯５８，５９が周方向に交互に並ぶように樹脂基材４１に埋設されている。これにより極歯部材５４と極歯部材５５とが、非磁性材としての樹脂４１ｂを介して結合されている。

さらに外周ヨーク４２と内周ヨーク４３とは、ヨーク部４０を周方向で視たときに極歯５２、極歯５９、極歯５３、極歯５８がこの順で１／４ピッチずつずれるように樹脂基材４１に埋設されている。これにより外周ヨーク４２の極歯部材４９と内周ヨーク４３の極歯部材５４とが、非磁性材としての樹脂４１ｃを介して結合されている。極歯５２，５３，５８，５９の端面５２ａ，５３ａ，５８ａ，５９ａは端面４５とほぼ面一に樹脂基材４１から露出し、軸方向にエアギャップを挟んで磁石本体２３の磁極面３１と向き合っている。基部５０，５１，５６，５７の端面５０ａ，５１ａ，５６ａ，５７ａは端面４６とほぼ面一に樹脂基材４１から露出している。
以上、極歯部材４８，４９，５４，５５が「極歯が周方向に並んで形成された磁性体」に相当している。

凸部６０は、ヨーク部４０において最外周の極歯部材４８よりも外周側に位置する樹脂基材４１の外周部４４に一体形成されている。凸部６０は、磁極面３１の外周側に位置する回転基材２１の外周部３４へ向かって、樹脂基材４１の外周部４４における端面４５から突出している。本実施形態の凸部６０は、周方向へ連続して延びる円環状に形成されている。またさらに、本実施形態において凸部６０の突出高さは周方向に一定とされ、回転基材２１及び樹脂基材４１の端面２５，４５間の距離にほぼ一致している。これにより、図１に示すように凸部６０は周方向全域で、回転基材２１の外周部３４における端面２５に常時当接している。

電磁部７０は、ヨーク部４０を挟んで磁石部２０とは反対側に配置されている。電磁部７０は、固定基材７１、外周コイル部７２及び内周コイル部７３を備えている。固定基材７１は非磁性材としての樹脂で円環板状に形成され、外周コイル部７２と内周コイル部７３とをインサート成形等によって埋設されている。固定基材７１は、磁石部２０及びヨーク部４０に心合わせされた状態でアッパケース１２に収容され、一端面７４側をアッパケース１２の底壁１８に嵌合固定されている。固定基材７１の他端面７５は樹脂基材４１の端面４６に当接している。固定基材７１の中心孔７７には、回転軸２２を支持する軸受３０が嵌合している。

外周コイル部７２は、外周ヨーク４２と径方向位置をほぼ同じくされている。外周コイル部７２は、鉄等の磁性材で形成されたボビン７８と、ボビン７８に巻き回しされたコイル７９とを有している。図４に示すようにボビン７８は、固定基材７１と同心状に配置された二重円筒構造の磁気誘導部８０，８１と、磁気誘導部８０，８１の一端部同士を接続する円環状の接続部８２とから構成されている。磁気誘導部８０は磁気誘導部８１の外周側に配置されている。磁気誘導部８０，８１において接続部８２とは反対側の端面８０ａ，８１ａは、端面７５とほぼ面一に固定基材７１から露出し、基部５０，５１の端面５０ａ，５１ａにそれぞれ当接している。コイル７９は、磁気誘導部８０，８１間においてほぼ周方向に巻かれている。

図１に示すように内周コイル部７３は、内周ヨーク４３と径方向位置をほぼ同じくされている。内周コイル部７３は、鉄等の磁性材で形成されたボビン８４と、ボビン８４に巻き回しされたコイル８５とを有している。図４に示すようにボビン８４は、磁気誘導部８０，８１及び接続部８２に準ずる構成の磁気誘導部８６，８７及び接続部８８から構成されている。但し、磁気誘導部８６，８７において接続部８８とは反対側の端面８６ａ，８７ａは、端面７５とほぼ面一に固定基材７１から露出し、基部５６，５７の５６ａ，５７ａにそれぞれ当接している。

外周及び内周コイル部７２，７３のコイル７９，８５は、図示しない駆動回路から電流を供給されることで励磁し、外周及び内周ヨーク４２，４３の極歯部材４８，４９，５４，５５に作用する磁界を形成する。以下では、コイル７９，８５の励磁状態を順次切り換える励磁シーケンスについて図５を参照しつつ説明する。

（Ａ）外周及び内周コイル部７２，７３の各コイル７９，８５に正方向の電流が供給されると、外周及び内周ヨーク４２，４３の各極歯５２，５８の端面５２ａ，５８ａにＮ極が現れ、外周及び内周ヨーク４２，４３の各極歯５３，５９の端面５３ａ，５９ａにＳ極が現れる。これにより、図５（Ａ）に二点鎖線で示す磁極面３１のＮ極部分が極歯５３，５９に跨るように位置する。

（Ｂ）外周コイル部７２のコイル７９に逆方向の電流、内周コイル部７３のコイル８５に正方向の電流が供給されると、外周及び内周ヨーク４２，４３の各極歯５３，５８の端面５３ａ，５８ａにＮ極が現れ、外周及び内周ヨーク４２，４３の各極歯５２，５９の端面５２ａ，５９ａにＳ極が現れる。これにより、図５（Ｂ）に二点鎖線で示す磁極面３１のＮ極部分が極歯５２，５９に跨る位置まで変位するため、極歯５２，５９，５３，５８間の周方向のずれである１／４ピッチ（以下、単に１／４ピッチという）分、磁石部２０が回転する。

（Ｃ）外周及び内周コイル部７２，７３の各コイル７９，８５に逆方向の電流が供給されると、外周及び内周ヨーク４２，４３の各極歯５３，５９の端面５３ａ，５９ａにＮ極が現れ、外周及び内周ヨーク４２，４３の各極歯５２，５８の端面５２ａ，５８ａにＳ極が現れる。これにより、図５（Ｃ）に二点鎖線で示す磁極面３１のＮ極部分が極歯５２，５８に跨る位置まで変位するため、１／４ピッチ分、磁石部２０が回転する。

（Ｄ）外周コイル部７２のコイル７９に正方向の電流、内周コイル部７３のコイル８５に逆方向の電流が供給されると、外周及び内周ヨーク４２，４３の各極歯５２，５９の端面５２ａ，５９ａにＮ極が現れ、外周及び内周ヨーク４２，４３の各極歯５３，５８の端面５３ａ，５８ａにＳ極が現れる。これにより、図５（Ｄ）に二点鎖線で示す磁極面３１のＮ極部分が極歯５３，５８に跨る位置まで変位するため、１／４ピッチ分、磁石部２０が回転する。
こうした励磁シーケンス（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）がこの順で繰り返されることによって磁石部２０の回転軸２２が正転し、また逆順で繰り返されることによって回転軸２２が逆転する。

以上説明した第一実施形態によると、ケース部１０に位置固定された樹脂基材４１の外周部４４から突出する凸部６０が、磁石本体２３を支持する回転基材２１の外周部３４に常時当接している。そのため、発生トルクを増大するべく磁石本体２３の磁力を高めたとしても、回転基材２１の外周部３４が樹脂基材４１の外周部４４へ向かって変形することを防止できる。特に本実施形態の凸部６０は、周方向へ連続して延びる環状に形成されているので、凸部６０による変形防止作用を周方向全域で得ることができる。したがって、回転基材２１及び樹脂基材４１の端面２５，４５間に必要とされるエアギャップの最小値と一致するよう凸部６０の突出高さを調整することで、当該エアギャップを常に適正に保持できるため、ステッピングモータ２の作動が安定化する。

さらに第一実施形態によると、凸部６０の突出先端側となる回転基材２１の外周部３４は磁極面３１の外周側に位置し、凸部６０の基端側となる樹脂基材４１の外周部４４は最外周の極歯部材４８よりも外周側に位置している。即ち、磁極面３１と極歯部材４８，４９，５４，５５との間には凸部６０がない。しかも、樹脂基材４１に一体形成されている凸部６０は非磁性材としての樹脂でできている。したがって、凸部６０を設けたことによる磁界の乱れが低減されるため、ステッピングモータ２では所望の作動を実現できる。

（第二〜第七実施形態）
図６〜図１１に示すように、本発明の第二〜第七実施形態は第一実施形態の変形例であり、以下では、第二〜第七実施形態について第一実施形態と異なる点を中心に説明する。
図６に示す第二実施形態の凸部１００は、突出先端に転動体１０２を有している。具体的に転動体１０２は周方向の複数箇所に等間隔をあけて配置されている。各転動体１０２は、Ａｌ等の非磁性材で球状に形成され、樹脂基材４１と一体形成された凸部本体１０４に半球部分を回動自在に支持されている。各転動体１０２において凸部本体１０４とは反対側となる半球部分は、回転基材２１の外周部３４に形成された軌道溝１０６に回動自在に嵌入している。ここで軌道溝１０６は、半円形の断面を有し外周部３４の周方向へ連続して延びる円環状に形成され、回転基材２１の端面２５側に開いている。このような第二実施形態によると、凸部１００の各転動体１０２が回転基材２１の外周部３４に常時当接することになるため、その当接による摩耗を低減しつつ、回転基材２１の外周部３４が樹脂基材４１の外周部４４へ向かって変形するのを防止できる。

図７に示す第三実施形態の凸部１５０は、周方向に等間隔をあけて複数形成されている。各凸部１５０は突出高さを互いに同じとされ、回転基材２１の外周部３４に常時当接している。このような第三実施形態によると、間隔をあけたことによるコストアップの抑制作用と各凸部１５０による変形防止作用との調和を図ることができる。

図８に示す第四実施形態では、樹脂基材４１から凸部６０と同一方向へ突出する凸部１７０が凸部６０よりも内周側に形成されている。具体的に凸部１７０は、ヨーク部４０において最内周の極歯部材５５よりも内周側に位置する樹脂基材４１の内周部１７２に一体形成されている。凸部１７０は、磁極面３１と回転軸２２との間に位置する回転基材２１の内周部１７４へ向かって、樹脂基材４１の外周部４４の端面４５から突出している。凸部６０に準じて凸部１７０は、周方向へ連続して延びる円環状に形成され、その突出高さが周方向に一定且つ回転基材２１及び樹脂基材４１の端面２５，４５間の距離にほぼ一致している。これにより凸部１７０は周方向全域で、回転基材２１の内周部１７４における端面２５に常時当接している。このような第四実施形態では、凸部１７０と凸部６０とによって、樹脂基材４１へ向かう回転基材２１の変形がその内、外周部で阻止される。以上、本実施形態では、凸部１７０が「内周側凸部」に相当し、凸部６０が「外周側凸部」に相当する。

図９に示す第五実施形態では、回転基材２１の端面２４とロアケース１１の底壁１５の内面１６との間に「付勢手段」としての皿ばね２００が介装されている。円環状の皿ばね２００は磁石部２０と心合わせをされて配置されている。皿ばね２００は、弾性変形により生じた復原力によって回転基材２１をヨーク部４０へ向かって付勢している。これにより、回転基材２１の外周部３４が凸部６０に押し付けられるため、当該外周部３４の変形防止作用が向上する。

図１０に示す第六実施形態の凸部２５０は、コイル７９，８５に電流が供給されていない状態で、回転基材２１の外周部３４における端面２５との間に僅かなクリアランス２５２をあけている。このような第五実施形態によると、各コイル７９，８５に電流が供給され、回転基材２１の外周部３４が樹脂基材４１の外周部４４へ向かってクリアランス２５２の分だけ変位又は変形すると、凸部２５０が回転基材２１の外周部３４の端面２５に当接する。このような第六実施形態によれば、回転基材２１の外周部３４が樹脂基材４１の外周部４４へ向かって変形することを凸部２５０の作用によって抑制できる。

図１１に示す第七実施形態の凸部３００は、回転基材２１の外周部３４に一体形成され、当該外周部３４の端面２５から樹脂基材４１の外周部４４へ向かって突出している。これにより、凸部３００が磁極面３１と極歯部材４８，４９，５４，５５との間から外れて位置している。第一実施形態に準じて凸部３００は、周方向へ連続して延びる円環状に形成され、その突出高さが周方向に一定且つ回転基材２１及び樹脂基材４１の端面２５，４５間の距離にほぼ一致している。これにより凸部３００は周方向全域で、樹脂基材４１の外周部４４における端面４５に常時当接している。したがって、回転基材２１の外周部３４が樹脂基材４１の外周部４４へ向かって変形することを防止できる。

（第八実施形態）
図１２に示すように、本発明の第八実施形態は第一実施形態の変形例であり、以下では、第八実施形態について第一実施形態と異なる点を中心に説明する。
第八実施形態では、ヨーク部４０がケース部１０に位置固定されず、回転を許容されている。具体的にヨーク部４０は、回転軸３５０をさらに備えている。回転軸３５０は樹脂基材４１の径方向中心部に一体形成され、樹脂基材４１の軸方向両側へ突出する円柱状を呈している。回転軸３５０において樹脂基材４１の端面４５より突出する側は、軸受３５２、磁石部２０の回転軸３５４及び軸受２８を介してロアケース１１の底壁１５に支持されている。また一方、回転軸３５０において樹脂基材４１の端面４６より突出する側は軸受３５７を介して電磁部７０に支持されている。このような支持形態により樹脂基材４１は、周方向へ回転可能となっている。以上、本実施形態では、回転軸３５０がヨーク部４０の「中心部」を構成している。

樹脂基材４１の外周部４４はロアケース１１及びアッパケース１２の開口縁部１３，１４間に挟持されず、ロアケース１１の周壁３５８から径方向内側に離間している。樹脂基材４１の端面４６は固定基材７１の端面７５と軸方向において向き合い、当該端面７５との間にエアギャップをあけている。これにより、図１３に示すように磁気誘導部８０，８１，８６，８７の端面８０ａ，８１ａ，８６ａ，８７ａがそれぞれ基部５０，５１，５６，５７の端面５０ａ，５１ａ，５６ａ，５７ａに対して、軸方向にエアギャップを挟んで向き合っている。

図１２に示すように磁石部２０の回転軸３５４は、回転基材２１の径方向中心部に一体形成されて回転基材２１の端面２４から軸方向へ突出する円筒状であり、軸受２８を介してロアケース１１の底壁１５に支持されている。回転軸３５４の中心孔３５９には、回転軸３５０を支持する軸受３５２が嵌合している。回転基材２１の内周部３６０における端面２５と樹脂基材４１の内周部３６２における端面４５との間にスラストワッシャ３６４が介装されている。以上により、回転基材２１が周方向へ回転可能となっている。以上、本実施形態では、回転軸３５４が磁石部２０の「中心部」を構成している。

このような第八実施形態においても、樹脂基材４１の外周部４４から突出する凸部６０が回転基材２１の外周部３４に常時当接している。これにより、回転基材２１の外周部３４が樹脂基材４１の外周部４４へ向かって変形することを防止できるだけでなく、樹脂基材４１の外周部４４が回転基材２１の外周部３４へ向かって変形することも防止できる。

（第九実施形態）
図１４に示すように、本発明の第九実施形態は第八実施形態の変形例であり、以下では、第九実施形態について第八実施形態と異なる点を中心に説明する。
第九実施形態では、凸部６０とは逆方向へ突出する凸部４００が樹脂基材４１の外周部４４に一体形成されている。具体的に凸部４００は、電磁部７０において外周コイル部７２の外周側に位置する固定基材７１の外周部４０４へ向かって、樹脂基材４１の外周部４４の端面４６から突出している。これにより、非磁性材としての樹脂からなる凸部４００が、外周及び内周コイル部７２，７３と極歯部材４８，４９，５４，５５との間から外れて位置している。さらに凸部４００は、周方向へ連続して延びる円環状に形成され、その突出高さが周方向に一定且つ樹脂基材４１及び固定基材７１の端面４６，７５間の距離にほぼ一致している。これにより凸部４００は周方向全域で、固定基材７１の外周部４０４における端面７５に常時当接するため、樹脂基材４１の外周部４４が固定基材７１の外周部４０４へ向かって変形することを防止できる。したがって、樹脂基材４１及び固定基材７１の端面４６，７５間に必要とされるエアギャップの最小値と一致するよう凸部４００の突出高さを調整することで、当該エアギャップを常に適正に保持できる。以上説明した第九実施形態によれば、凸部６０による変形防止作用に基づいて端面２５，４５間のエアギャップを適正化できるだけでなく、凸部４００による変形防止作用に基づいて端面４６，７５間のエアギャップも適正化できるので、ステッピングモータ２の作動が安定化する。

（第十〜第十二実施形態）
図１５〜図１７に示すように、本発明の第十〜第十二実施形態は第九実施形態の変形例であり、以下では、第十〜第十二実施形態について第九実施形態と異なる点を中心に説明する。

図１５に示す第十実施形態の凸部４５０は、固定基材７１の外周部４０４に一体形成され、当該外周部４０４の端面７５から樹脂基材４１の外周部４４へ向かって突出している。これにより、非磁性材としての樹脂からなる凸部４５０が、外周及び内周コイル部７２，７３と極歯部材４８，４９，５４，５５との間から外れて位置している。第九実施形態に準じて凸部４５０は、周方向へ連続して延びる円環状に形成され、その突出高さが周方向に一定且つ樹脂基材４１及び固定基材７１の端面４６，７５間の距離にほぼ一致している。これにより凸部４５０は周方向全域で、樹脂基材４１の外周部４４における端面４６に常時当接している。したがって、樹脂基材４１の外周部４４が固定基材７１の外周部４０４へ向かって変形することを防止できる。

図１６に示す第十一実施形態では、第五実施形態に準じて回転基材２１を付勢する皿ばね２００が設けられている。これにより、回転基材２１の外周部３４が凸部６０に押し付けられるだけでなく、樹脂基材４１の外周部４４を挟んで凸部６０とは反対側の凸部４００が固定基材７１の外周部４０４に押し付けられるため、外周部３４，４４の変形防止作用が向上する。
図１７に示す第十二実施形態では、凸部６０が形成されていない。このような第十一実施形態によると、樹脂基材４１の外周部４４が固定基材７１の外周部４０４へ向かって変形するのを凸部４００の作用によって防止できる。

以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、それら各実施形態に種々の変形を加えてもよい。
例えば第一〜第十二実施形態において、ボビン７８，８４とコイル７９，８５との間に樹脂部材を介在させてもよい。また、第一〜第十二実施形態では、コイル部とヨークの組を上述のような内、外周の二組だけでなく、三組以上設けるようにしてもよい。

第一〜第六、第八〜第十二実施形態では、凸部６０，１００，１５０，１７０，２５０，４００，４５０を磁性材で形成してもよく、第七実施形態では、凸部３００を非磁性材で形成してもよい。また、第一〜第十一実施形態では、凸部６０，１００，１５０，１７０，２５０，３００を磁極面３１と極歯部材４８，４９，５４，５５との間に形成してもよい。またさらに、第九〜第十二実施形態では、凸部４００，４５０を外周及び内周コイル部７２，７３と極歯部材４８，４９，５４，５５との間に形成してもよい。

第三実施形態では、第二実施形態に準じて適数の転動体１０２を突出先端に有するように、少なくとも一つの凸部１５０を形成してもよい。また、第四〜第十二実施形態では、第二実施形態に準じて適数の転動体１０２を突出先端に有するように凸部６０，１７０，２５０，３００，４００，４５０を形成してもよい。
第四〜第十二実施形態では、第三実施形態に準じて周方向に等間隔をあける複数の凸部となるように凸部６０，１７０，２５０，３００，４００，４５０を分断してもよい。

第四実施形態では、回転基材２１の内周部１７４から樹脂基材４１の内周部１７２へ向かって突出するように凸部１７０を形成してもよい。また、第四実施形態では、凸部６０の内周側に凸部１７０とは別の凸部を適数だけ形成してもよく、この場合、別の凸部の突出方向は凸部６０と同一方向であっても、逆方向であってもよい。またさらに、そのような第四実施形態に準じて第五〜第十二実施形態では、凸部６０，２５０，３００，４００，４５０と同一方向又は逆方向へ突出する凸部を適数だけ、それら凸部６０，２５０，３００，４００，４５０の内周側に形成してもよい。
第七、第八及び第十実施形態では、第五実施形態に準じて回転基材２１を付勢する皿ばね２００を設けてもよい。

第七実施形態では、第六実施形態に準じてコイル７９，８５への電流の非供給時に樹脂基材４１の外周部４４の端面４５との間にクリアランスをあけ、コイル７９，８５への電流供給時に当該端面４５と当接するように凸部３００を形成してもよい。また、第八〜第十実施形態では、第六実施形態に準じてコイル７９，８５への電流の非供給時に回転基材２１の外周部３４の端面２５との間にクリアランスをあけ、コイル７９，８５への電流供給時に当該端面２５と当接するように凸部６０を形成してもよい。またさらに、第九及び第十二実施形態では、第六実施形態に準じてコイル７９，８５への電流の非供給時に固定基材７１の外周部４０４の端面７５との間にクリアランスをあけ、コイル７９，８５への電流供給時に当該端面７５と当接するように凸部４００を形成してもよい。さらにまた、第十実施形態では、第六実施形態に準じてコイル７９，８５への電流の非供給時に樹脂基材４１の外周部４４の端面４６との間にクリアランスをあけ、コイル７９，８５への電流供給時に当該端面４６と当接するように凸部４５０を形成してもよい。

第八〜第十一実施形態では、第七実施形態に準じて回転基材２１の外周部３４から樹脂基材４１の外周部４４へ向かって突出するように凸部６０を形成してもよく、さらにその場合には、上述した第七実施形態に適用可能な変形を加えるようにしてもよい。
第十及び第十一実施形態では、第十二実施形態に準じて凸部６０を形成しないようにしてもよく、さらにその場合には、上述した第九実施形態に適用可能な変形のうち凸部４００，４５０に関するものを加えるようにしてもよい。

第一実施形態によるステッピングモータを示す断面図である。 第一実施形態による磁石部を示す平面図である。 第一実施形態によるヨーク部を示す平面図である。 図１の要部の拡大図である。 第一実施形態によるステッピングモータの作動を説明するための模式図である。 第二実施形態によるステッピングモータを示す断面図（Ａ）及び（Ａ）の要部の拡大図である。 第三実施形態によるヨーク部を示す平面図である。 第四実施形態によるステッピングモータを示す断面図である。 第五実施形態によるステッピングモータを示す断面図である。 第六実施形態によるステッピングモータの要部を拡大して示す断面図である。 第七実施形態によるステッピングモータを示す断面図である。 第八実施形態によるステッピングモータを示す断面図である。 図１２の要部の拡大図である。 第九実施形態によるステッピングモータを示す断面図である。 第十実施形態によるステッピングモータを示す断面図である。 第十一実施形態によるステッピングモータを示す断面図である。 第十二実施形態によるステッピングモータを示す断面図である。

符号の説明

２ ステッピングモータ、１０ ケース部、２０ 磁石部、２１ 回転基材、２２，３５０，３５４ 回転軸（中心部）、２３ 磁石本体、３１ 磁極面、３４，４４，４０４ 外周部、４０ ヨーク部、４１ 樹脂基材、４２ 外周ヨーク、４３ 内周ヨーク、４８，４９，５４，５５ 極歯部材（磁性体）、５０，５１，５６，５７ 基部、５２，５３，５８，５９ 極歯、６０，１００，１５０，１７０，２５０，３００，４００，４５０ 凸部、７０ 電磁部、７１ 固定基材、７２ 外周コイル部、７３ 内周コイル部、７８，８４ ボビン、７９，８５ コイル、８０，８１，８６，８７ 磁気誘導部、８２，８８ 接続部、１０２ 転動体、１０４ 凸部本体、１０６ 軌道溝、１７２，１７４ 内周部、２００ 皿ばね、２５２ クリアランス

Claims (24)

1. 極性の異なる磁極が周方向に交互に形成された磁極面を有する磁石部と、
   軸方向において前記磁極面と向き合う極歯が周方向に並んで形成された磁性体を複数有するヨーク部と、
   前記ヨーク部を挟んで前記磁石部とは反対側に配置され、前記磁性体に作用する磁界を通電により形成する電磁部と、
   前記磁石部の中心部を周方向へ回転可能に支持し、前記ヨーク部と前記電磁部とを位置固定するケース部と、
   軸方向において向き合う前記磁石部の外周部と前記ヨーク部の外周部との一方から他方へ向かって突出する凸部と、
   を備えることを特徴とするステッピングモータ。
2. 極性の異なる磁極が周方向に交互に形成された磁極面を有する磁石部と、
   軸方向において前記磁極面と向き合う極歯が周方向に並んで形成された磁性体を複数有するヨーク部と、
   前記ヨーク部を挟んで前記磁石部とは反対側に配置され、前記磁性体に作用する磁界を通電により形成する電磁部と、
   前記磁石部の中心部と前記ヨーク部の中心部とを周方向へ回転可能に支持し、前記電磁部を位置固定するケース部と、
   軸方向において向き合う前記磁石部の外周部と前記ヨーク部の外周部との一方から他方へ向かって突出する凸部と、
   を備えることを特徴とするステッピングモータ。
3. 前記磁石部を前記ヨーク部へ向かって付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のステッピングモータ。
4. 前記凸部は、前記磁石部の前記外周部及び前記ヨーク部の前記外周部のうち突出先端側にある外周部に常時当接することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
5. 前記磁石部の前記外周部は前記磁極面の外周側に形成され、
   前記ヨーク部の前記外周部は最外周の前記磁性体の外周側に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
6. 極性の異なる磁極が周方向に交互に形成された磁極面を有する磁石部と、
   軸方向において前記磁極面と向き合う極歯が周方向に並んで形成された磁性体を複数有するヨーク部と、
   前記ヨーク部を挟んで前記磁石部とは反対側に配置され、前記磁性体に作用する磁界を通電により形成するコイルを複数有する電磁部と、
   前記磁石部の中心部と前記ヨーク部の中心部とを周方向へ回転可能に支持し、前記電磁部を位置固定するケース部と、
   軸方向において向き合う前記ヨーク部の外周部と前記電磁部の外周部との一方から他方へ向かって突出する凸部と、
   を備えることを特徴とするステッピングモータ。
7. 前記凸部は、前記ヨーク部の前記外周部及び前記電磁部の前記外周部のうち突出先端側にある外周部に常時当接することを特徴とする請求項６に記載のステッピングモータ。
8. 前記ヨーク部の前記外周部は最外周の前記磁性体の外周側に形成され、
   前記電磁部の前記外周部は最外周の前記コイルの外周側に形成されることを特徴とする請求項６又は７に記載のステッピングモータ。
9. 前記凸部は非磁性材で形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
10. 前記凸部は突出先端に転動体を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
11. 前記凸部は、周方向へ連続して延びる環状に形成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
12. 前記凸部は、周方向に間隔をあけて複数形成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
13. 前記凸部である外周側凸部の内周側に、前記外周側凸部と同一方向へ突出する内周側凸部を備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
14. 極性の異なる磁極が周方向に交互に形成された磁極面を有する磁石部と、
    軸方向において前記磁極面と向き合う極歯が周方向に並んで形成された磁性体を複数有するヨーク部と、
    前記ヨーク部を挟んで前記磁石部とは反対側に配置され、前記磁性体に作用する磁界を通電により形成するコイルを複数有する電磁部と、
    前記磁石部の中心部と前記ヨーク部の中心部とを周方向へ回転可能に支持し、前記電磁部を位置固定するケース部と、
    軸方向において向き合う前記磁石部の外周部と前記ヨーク部の外周部との一方から他方へ向かって突出する第一凸部と、
    軸方向において向き合う前記ヨーク部の外周部と前記電磁部の外周部との一方から他方へ向かって突出する第二凸部と、
    を備えることを特徴とするステッピングモータ。
15. 前記磁石部を前記ヨーク部へ向かって付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項１４に記載のステッピングモータ。
16. 前記第一凸部は、前記磁石部の前記外周部及び前記ヨーク部の前記外周部のうち突出先端側にある外周部に常時当接することを特徴とする請求項１４又は１５に記載のステッピングモータ。
17. 前記第二凸部は、前記ヨーク部の前記外周部及び前記電磁部の前記外周部のうち突出先端側にある外周部に常時当接することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
18. 前記磁石部の前記外周部は前記磁極面の外周側に形成され、
    前記ヨーク部の前記外周部は最外周の前記磁性体の外周側に形成されることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
19. 前記ヨーク部の前記外周部は最外周の前記磁性体の外周側に形成され、
    前記電磁部の前記外周部は最外周の前記コイルの外周側に形成されることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
20. 前記第一凸部と前記第二凸部との少なくとも一方は非磁性材で形成されることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
21. 前記第一凸部と前記第二凸部との少なくとも一方は突出先端に転動体を有することを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
22. 前記第一凸部と前記第二凸部との少なくとも一方は、周方向へ連続して延びる環状に形成されることを特徴とする請求項１４〜２１のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
23. 前記第一凸部と前記第二凸部との少なくとも一方は、周方向に間隔をあけて複数形成されることを特徴とする請求項１４〜２２のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
24. 前記第一凸部と前記第二凸部との少なくとも一方である外周側凸部の内周側に、前記外周側凸部と同一方向へ突出する内周側凸部を備えることを特徴とする請求項１４〜２３のいずれか一項に記載のステッピングモータ。

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